CN218867921U - 燃料电池辅助系统及燃料电池系统 - Google Patents
燃料电池辅助系统及燃料电池系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN218867921U CN218867921U CN202223396401.2U CN202223396401U CN218867921U CN 218867921 U CN218867921 U CN 218867921U CN 202223396401 U CN202223396401 U CN 202223396401U CN 218867921 U CN218867921 U CN 218867921U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fuel cell
- power supply
- bus
- direct current
- auxiliary
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 84
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 5
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract description 6
- 238000009844 basic oxygen steelmaking Methods 0.000 description 7
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000012983 electrochemical energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
本实用新型公开一种燃料电池辅助系统及燃料电池系统。燃料电池辅助系统包括辅助负载、直流总线、外部供电支路和内部供电支路，直流总线与辅助负载相连用以向辅助负载提供电能；外部供电支路包括整流器，外部电网的交流电经整流器整流后提供至直流总线；燃料电池系统运行产生的电能经内部供电支路输送至直流总线；外部供电支路供电正常时，辅助负载从直流总线获取外部电网的电能，燃料电池系统运行产生的电能经内部供电支路和直流总线输送至供电输出端口；外部供电支路供电异常时，燃料电池运行产生的电能经内部供电支路和直流总线部分提供给辅助负载以供辅助负载运行。本实用新型方案可降低燃料电池系统的体积和成本，以及减少日常维护工作。
Description
技术领域
本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池辅助系统及燃料电池系统。
背景技术
燃料电池辅助系统（BOP，Balance of Plant）是用于与电堆配合、实现电堆稳定运行必不可少的系统，BOP包含多种设备，用以驱动液体、气体等的运行。在氢燃料电池固定式发电系统里，BOP的供电通常由外部电网支持，当外部电网出现短时欠压或者供电中断事件时，则BOP无法正常运行，此种情形称为低压穿越事件。为了在低压穿越事件中能够维持燃料电池发电系统的正常运行，需要为BOP提供必要的后备辅助电源，以便BOP能在低压穿越事件中能够稳定运行。
在以往的工业解决方案里，一般是采用静态切换开关装置完成该功能保护。即，在燃料电池发电系统的运行过程中，实时监测电网供电状态，当监测到电网供电状态发生欠压或中断时，借助静态切换开关，以最快的速度（毫秒级）将由电网供电的装置切换成由后备辅助电源供电。然而，静态切换开关需要额外的储能后备电源支持才能完成切换，而且由于对切换过程中的同步性要求非常高，储能后备电源必须是电化学形式的在线储能装置，如电容等。然而，无论是静态切换开关还是电化学储能装置都会占用额外的体积并增加制造成，并且同时会带来额外的日常维护要求。
基于此，有必要提出一种新的技术方案，以克服现有技术存在的不足。
实用新型内容
本实用新型为了克服现有技术的缺陷，提出了一种燃料电池辅助系统及燃料电池系统，可降低燃料电池系统的体积和成本，以及减少日常维护工作。
本实用新型通过如下技术方案实现：一种燃料电池辅助系统，用于与电堆配合实现燃料电池系统的运行发电，所述燃料电池辅助系统包括辅助负载，其中，所述燃料电池辅助系统还包括：直流总线，与所述辅助负载相连用以向所述辅助负载提供电能；外部供电支路，连接所述直流总线，所述外部供电支路包括整流器，外部电网的交流电经所述整流器整流后提供至所述直流总线；内部供电支路，连接所述直流总线，所述燃料电池系统运行产生的电能经所述内部供电支路输送至直流总线；其中，在所述外部供电支路的供电正常时，所述辅助负载从所述直流总线获取所述外部电网的电能以供其运行，所述燃料电池系统运行产生的电能经所述内部供电支路和所述直流总线输送至供电输出端口；在所述外部供电支路供电异常时，所述燃料电池运行产生的电能经所述内部供电支路和所述直流总线部分提供给所述辅助负载以供所述辅助负载运行。
作为本实用新型申请进一步改进的技术方案，所述直流总线包括高压直流母线或高压直流母排。
作为本实用新型申请进一步改进的技术方案，所述外部供电支路包括从所述直流总线取电的变频器，所述变频器用于将从所述直流总线获取的直流电转变为交流电。
作为本实用新型申请进一步改进的技术方案，所述辅助负载包括由所述变频器变频后的交流电驱动运行的交流供电负载。
作为本实用新型申请进一步改进的技术方案，所述变频器内具有直流线路，所述直流线路与所述直流总线直接相连。
作为本实用新型申请进一步改进的技术方案，所述变频器内具有制动电阻，所述直流总线连接至所述变频器的制动电阻。
作为本实用新型申请进一步改进的技术方案，所述交流供电负载包括电机类设备。
作为本实用新型申请进一步改进的技术方案，所述整流器为隔离同步整流器。
作为本实用新型申请进一步改进的技术方案，所述辅助负载包括由直流电驱动运行的直流供电负载。
本实用新型还通过如下技术方案实现：一种燃料电池系统，其包括电堆及升压装置，以及如以上任一技术方案所述的燃料电池辅助系统。
本实用新型提供的燃料电池辅助系统，包括直流总线、外部供电支路和内部供电支路，外部供电支路包括整流器，外部电网的交流电通过外部供电支路提供至直流总线，内部供电支路将燃料电池系统运行产生的电能提供至直流总线；在外部供电支路的供电正常时，所述辅助负载从所述直流总线获取所述外部电网的电能以供其运行，在所述外部供电支路供电异常时，所述燃料电池运行产生的电能经所述内部供电支路和所述直流总线部分提供给所述辅助负载以供所述辅助负载运行，从而可以省略静态切换开关和后备辅助电源等装置，可降低燃料电池系统的体积和成本，以及减少日常维护工作。
附图说明
图1是本实用新型燃料电池辅助系统实施例一的系统示意图。
图2是本实用新型燃料电池辅助系统实施例二的系统示意图。
附图标记如下：1-直流总线；10-外部供电支路；20-内部供电支路；2-外部电网；3-整流器；31-变频器；4-电堆及升压装置；5-直流供电负载；51-交流供电负载；6-供电输出端口。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚地理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型公开一种燃料电池辅助系统及具有该辅助系统的燃料电池系统。所述燃料电池辅助系统，英文是名称是Balance of Plant，简称BOP，是用于与电堆配合，实现电堆稳定运行以产生电能的系统。在一具体的燃料电池系统中，所述燃料电池辅助系统例如可以是进氢系统、进气系统、水热管理系统等；所述燃料电池辅助系统用于实现气体、液体等的运行，以及用于实现温度、湿度等的管理。
如图1和图2所示，所述燃料电池辅助系统包括辅助负载、直流总线1、外部供电支路10和内部供电支路20。所述辅助负载可以是由直流供电驱动的直流供电负载5，如电磁阀、测温传感器、压力传感器等；也可以是由交流供电驱动的交流供电负载51，如电机、水泵等。所述直流总线1与所述辅助负载相连用以向所述辅助负载提供电能以供所述辅助负载运行。所述外部供电支路10连接所述直流总线1，所述外部供电支路10用于向所述直流总线1提供电能。在本实施例中，所述外部供电支路10用于将外部电网2的交流电经整流后提供给直流总线1。具体的，所述外部供电支路10包括整流器3，外部电网2的交流电经所述整流器3整流后提供至所述直流总线1。所述内部供电支路20连接所述直流总线1，所述燃料电池系统运行产生的电能经所述内部供电支路20输送至直流总线1。
由于所述辅助负载从直流总线1获取电能运行，而外部供电支路10和内部供电支路20的电能均提供至直流总线1，因此辅助负载从直流总线1获取的电能可以是外部供电支路10提供的，也即是从外部电网2处获得；也可以是从内部供电支路20获得，即在所述所述电堆及升压装置4产生的电能获得。在外部供电支路10的供电状态不同的情况下，辅助负载从直流总线1上获得的电能来源不同，具体的，在本实施例中，当外部供电支路10的供电正常时，所述辅助负载从所述直流总线1获取所述外部电网2的电能以供其运行，所述燃料电池系统运行产生的电能经所述内部供电支路21和所述直流总线1输送至供电输出端口6；在所述外部供电支路10供电异常时，所述燃料电池运行产生的电能经所述内部供电支路21和所述直流总线1一部分提供给所述辅助负载以供所述辅助负载运行，另一部分输送至供电输出端口6。
所述供电输出端口6可以是接入电网的端口，也可以是供电动机或其他耗电负载接入使用的端口。在一实施例中，所述直流总线1还包括汇流装置，通过汇流装置将燃料电池系统产生的电能对外输出。
本实用新型提供的燃料电池辅助系统，在外部供电支路10的供电正常时，所述辅助负载从所述直流总线1获取所述外部电网2的电能以供其运行，在所述外部供电支路10供电异常时，所述燃料电池运行产生的电能经所述内部供电支路20和所述直流总线1部分提供给所述辅助负载以供所述辅助负载运行，从而可以省略传统技术中设置的静态切换开关和后备辅助电源等装置，可降低燃料电池系统的体积和成本，以及减少日常维护工作。
进一步的，请继续参阅图1和图2所示，所述直流总线1包括高压直流母线或高压直流母排。在本实用新型申请的技术方案中，所述高压直流母线或高压直流母排应理解为可承受燃料电池的电堆及升压装置4产生的电能和可承受外部电网2经整流后的电能的母线或母排。在本实施例中，所述外部电网2例如为380V三相电，所述直流总线1需足以承受380V三相电经整流器3整流成高压直流电后的电流流过。所述整流器3可将所述外部电网2的三相供电转成高压直流供电，并以恒压恒功率工作方式跟随辅助负载的功耗进行供电输出。在本实施例中，所述整流器3为同步整流器，优选的为隔离同步整流器，具有较好的电气安全性能。需要说明的是整流器3应理解为将交流电转变为直流电的器件或器件组合，其包含具备同等功率输出的交流-直流变换器。
图1所示是本实用新型燃料电池辅助系统实施例一的系统示意图，图2所示是本实用新型燃料电池辅助系统实施例二的系统示意图。在图1所示的实施例一中，辅助负载仅包括直流供电负载5，其直接从直流总线1上取电运行，或是通过整流器3从直流总线1上取电运行即可；电路较为简单。在图2所示的实施例二中，辅助负载包括直流供电负载5和交流供电负载51，因此，所述外部供电支路10进一步包括从所述直流总线1取电的变频器31，所述变频器31用于将从所述直流总线1获取的直流电转变为交流电，以供交流供电负载51取电运行。
请参阅图2所示，在本实施例中，所述辅助负载包括由直流电驱动运行的直流供电负载5和由所述变频器31变频后的交流电驱动运行的交流供电负载51。所述交流供电负载包51括电机类设备。可以理解的，在具体连接方式上，所述变频器31可直接连接至直流总线1，也可通过整流器3连接所述直流总线1。传统的变频器用于将输入的交流电转变为不同频率的交流电输出，在本实用新型申请的技术方案中，变频器31输入的为直流电，因此本实用新型申请对变频器31的输入连接结构有所改变。在本实施例中，所述变频器31内具有直流线路，所述直流线路与所述直流总线1直接相连。具体的，所述变频器31内具有制动电阻，所述直流总线1连接至所述变频器31的制动电阻。本实用新型申请在与变频器31的输入连接上作了改变，变频器31的其他结构可参照现有的变频器设置，可以理解的，所述变频器中的内部结构及其工作原理是本领域的现有技术，此处不再赘述。
本实用新型申请公开的一种燃料电池系统，其包括电堆及升压装置4，以及如上所述的燃料电池辅助系统。
下面说明本实用新型申请提供的燃料电池系统的使用场景：外部电网2供电正常时，由外部电网2通过同步整流器补偿辅助负载在直流总线1上的消耗；当外部电网2异常时，如出现低压穿越事件时，由燃料电池系统自身产生的能量支持辅助负载继续不间断运行。
在燃料电池系统启动阶段时，亦是由外部电网2供电，即整流器3从外部电网2获取能量，并且提升直流总线1的电压，以便支持燃料电池辅助系统启动；当燃料电池系统正常发电时，直流总线1的能量由燃料电池提供并通过供电输出端口6输出到外网；同时，该整流器3仍然会以辅助负载消耗的功率对直流总线1进行持续供电，以便抵消辅助负载工作时候的能耗。
当外部电网2出现低压穿越事件时，整流器3供电短时停止，直流总线1的一部分电能会用于对辅助负载的供电支撑，以便保持燃料电池系统正常运行发电，此时净发电功率会稍有下降；当外部电网2恢复正常时，整流器3恢复工作，发电功率完全恢复。
通过以上对具体实施例的描述可知，本实用新型提供的燃料电池辅助系统，在外部供电支路10的供电正常时，所述辅助负载从所述直流总线1获取所述外部电网2的电能以供其运行，在所述外部供电支路10供电异常时，所述燃料电池运行产生的电能经所述内部供电支路20和所述直流总线1部分提供给所述辅助负载以供所述辅助负载运行，从而可以省略传统技术中设置的静态切换开关和后备辅助电源等装置，可降低燃料电池系统的体积和成本，以及减少日常维护工作。本实用新型申请公开的一种燃料电池系统，其包括电堆及升压装置4，以及如上所述的燃料电池辅助系统，当然也具有上述有益效果。
本实用新型是通过几个具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本实用新型范围的情况下，还可以对本实用新型进行各种变换和等同替代。另外，针对特定情形或具体情况，可以对本实用新型做各种修改，而不脱离本使用新型的范围。因此，本实用新型不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本实用新型权利要求范围内的全部实施方式。
Claims (10)
1.一种燃料电池辅助系统，用于与电堆配合实现燃料电池系统的运行发电，所述燃料电池辅助系统包括辅助负载，其特征在于，所述燃料电池辅助系统还包括：
直流总线，与所述辅助负载相连用以向所述辅助负载提供电能；
外部供电支路，连接所述直流总线，所述外部供电支路包括整流器，外部电网的交流电经所述整流器整流后提供至所述直流总线；
内部供电支路，连接所述直流总线，所述燃料电池系统运行产生的电能经所述内部供电支路输送至直流总线；
其中，在所述外部供电支路的供电正常时，所述辅助负载从所述直流总线获取所述外部电网的电能以供其运行，所述燃料电池系统运行产生的电能经所述内部供电支路和所述直流总线输送至供电输出端口；在所述外部供电支路供电异常时，所述燃料电池运行产生的电能经所述内部供电支路和所述直流总线部分提供给所述辅助负载以供所述辅助负载运行。
2.如权利要求1所述的燃料电池辅助系统，其特征在于，所述直流总线包括高压直流母线或高压直流母排。
3.如权利要求1所述的燃料电池辅助系统，其特征在于，所述外部供电支路包括从所述直流总线取电的变频器，所述变频器用于将从所述直流总线获取的直流电转变为交流电。
4.如权利要求3所述的燃料电池辅助系统，其特征在于，所述辅助负载包括由所述变频器变频后的交流电驱动运行的交流供电负载。
5.如权利要求4所述的燃料电池辅助系统，其特征在于，所述变频器内具有直流线路，所述直流线路与所述直流总线直接相连。
6.如权利要求5所述的燃料电池辅助系统，其特征在于，所述变频器内具有制动电阻，所述直流总线连接至所述变频器的制动电阻。
7.如权利要求4所述的燃料电池辅助系统，其特征在于，所述交流供电负载包括电机类设备。
8.如权利要求1所述的燃料电池辅助系统，其特征在于，所述整流器为隔离同步整流器。
9.如权利要求1所述的燃料电池辅助系统，其特征在于，所述辅助负载包括由直流电驱动运行的直流供电负载。
10.一种燃料电池系统，其特征在于，包括电堆及升压装置，以及如权利要求1至9中任一项所述的燃料电池辅助系统。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202223396401.2U CN218867921U (zh) | 2022-12-16 | 2022-12-16 | 燃料电池辅助系统及燃料电池系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202223396401.2U CN218867921U (zh) | 2022-12-16 | 2022-12-16 | 燃料电池辅助系统及燃料电池系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN218867921U true CN218867921U (zh) | 2023-04-14 |
Family
ID=87367304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202223396401.2U Active CN218867921U (zh) | 2022-12-16 | 2022-12-16 | 燃料电池辅助系统及燃料电池系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN218867921U (zh) |
-
2022
- 2022-12-16 CN CN202223396401.2U patent/CN218867921U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7060379B2 (en) | Method and system for controlling and recovering short duration bridge power to maximize backup power | |
| CN112803472A (zh) | 一种直流耦合制氢系统及其控制方法 | |
| CN105978008B (zh) | 一种具有风场黑启动功能的液流电池储能系统及其工作方法 | |
| CN101262145A (zh) | 连接到电网的不间断电源 | |
| JP2016031932A (ja) | 固体酸化物型燃料電池ベースの電力発生及び送出システム並びにそれを運転する方法 | |
| CN114481179B (zh) | 中压直流汇集型可再生能源发电制氢系统及其工作方法 | |
| CN114825597B (zh) | 火电高压直挂储能后备厂用电源系统 | |
| CN114825452B (zh) | 火电高压直挂储能黑启动系统 | |
| CN117458556A (zh) | 新能源微网电站运行系统及方法 | |
| TW201803241A (zh) | 分散模組式併網轉換裝置及其控制方法 | |
| CN2930061Y (zh) | 工业驱动用不间断电源 | |
| CN105529735A (zh) | 并网光伏发电系统 | |
| CN110970932A (zh) | 光伏储能型抽蓄电站备用电源系统及其控制方法 | |
| CN218867921U (zh) | 燃料电池辅助系统及燃料电池系统 | |
| CN113949054A (zh) | 电网自治系统及方法 | |
| CN217882851U (zh) | 火电储能黑启动系统 | |
| CN114825596B (zh) | 一种火电电力电子直挂储能厂用备用电源系统 | |
| CN117559545A (zh) | 微电网的并离网切换控制方法与微电网 | |
| CN202888860U (zh) | 离并两用光伏逆变器 | |
| CN107508320B (zh) | 一种风力发电站及其黑启动方法 | |
| CN112688361B (zh) | 一种eps储能系统及发电储能系统 | |
| CN211183437U (zh) | 光伏储能型抽蓄电站备用电源系统 | |
| CN201041956Y (zh) | 一种高压装置中控制回路的供电电路 | |
| CN103580060B (zh) | 一种适用于并网逆变器的控制器及二次系统的供电方法 | |
| CN217406201U (zh) | 一种风能变流器及风光储变流器系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |